Determining total maximum daily loads (TMDL) for river segments is important for river water quality control and management based on total pollutant load aproach. This aproach has been applied suscessfully in many advanced countries, such as USA, Canada, Japan, Korea,… This article presents the results of calculation of the total maximum daily load for N, P for Cau river segments in Thai Nguyen province with different water use purposes. The SWAT model and QUAL2K model have been established, calibrated and validated for Cau river basin against monitoring data in 2004-2019 period. Using these models, the TMDLs of N, P, BOD are calculated for flow regimes: low flow. The TMDL of NH4 is 19.1 ton/day, PO4 is 3.6 ton/day and BOD is 93.1 ton/day respectively. Based on the calculation results, some solutions for improving the Cau River water environment have been proposed.Xác định tải lượng ngày tối đa cho các đoạn sông là công việc quan trọng phục vụ kiểm soát chất lượng nước trong lưu vực sông trên cơ sở tổng tải lượng ô nhiễm. Bài báo này trình bày kết quả tính toán tải lượng ngày tối đa của các thành phần ô nhiễm N, P cho các đoạn sông Cầu đi qua tỉnh Thái Nguyên với mục đích sử dụng nước khác nhau. Mô hình thủy văn SWAT và mô hình chất lượng nước QUAL2K được thiết lập, hiệu chỉnh và kiểm định với số liệu quan trắc trong giai đoạn 2004-2019 và được sử dụng để mô phỏng dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông. Tải lượng tối đa ngày của N, P, BOD được tính toán cho kịch bản dòng chảy là dòng chảy kiệt. Kết quả tính toán tải lượng tối đa ngày đối với NH4 là 19,1 tấn/ngày, PO4, tương ứng là 3,6 tấn/ngày và BOD là 93,1 tấn/ngày. Kết quả nhận được làm cơ sở cho việc đề xuất một số giải pháp phục vụ mục đích cải thiện môi trường nước cho lưu vực sông Cầu.